2.2.2. Принципиалды электрлік сұлбаны таңдау мен оны есептеу

Функционалды схема сигналдарының деңгейлерін таңдау мен олардың келісімділігі. Көптеген операциялық күшейткіштерде шығыс сигналдары ±10В құрайды. Сондықтан Х2 сигналы мен көбейткіштің шығысындағы кернеулердің өзгеру аралығын -10В-тан +10В аралығында аламыз. Функционалды сұлбада түзеткішке Х2 шығысындағы сигнал келіп түседі. Соған сәйкес, түзеткіштің шығысындағы максималды кернеу деңгейі Х2 сигналының максималды 2кГц жиілігіне байланысты 1В құрауы керек. 0-дік жиілік болса, шығыстағы сигнал да сәйкесінше 0 болады.

Түзеткіш шығысында кіріске оң полярлы сигнал береді, сондықтан түзеткіштің шығысында 0В-тан +10В аралығындағы оң кернеу болады. Сондықтан дифференциалдаушы да оң полярлы болады. Екінші жағынан, логарифмдеуші де кіріс сигналдарын терістемейді, осылайша көбейткіш оң сигнал шығарады. Қосындылауыштың кірісіне түсіп, ол да оң полярлы сигнал шығарады.

2.2.3 Ткт сұлбасы

Х1кіріс токтық сигналын кернеуге түрлендіру үшін операциялық күшейткіштегі ТКТ сұлбасын пайдаланамыз. Кіріс тогының өлшемі аз болатын операциялық күшейткішті таңдаймыз. Мұндай сұлбада барлық кіріс ток кері байланыстағы кедергі арқылы өтеді және шығыс кернеуі U_шығ = - I_кір·R_кб (R_ос – сопротивление обратной связи) тең. Яғни, мұнда кіріс кедергісі үлкен болмағаны дұрыс, ол қаншалықты үлкен болған сайын, соншалықты жоғары жиіліктегі сипаттама нашар болады. Бұл сұлбадан көріп отырғанымыздай, кіріс тогы жорамалды(мнимую) жерге ағып жатыр. Кіріс кедергісі де, шығыс кедергісі де өте аз. Енді жоғарыдағы формуладан

3 сурет - ТКТ сұлбасы

ТКТ сұлбасындағы кері байланыс тізбегіндегі R_кб табамыз. Ол R_кб = U_шығ/½I_кір½ =1/10^-3=1 кОм. Г.С.Гутниковтың анықтамалығынан К154УД1 аз кіріс тогы бар операциялық күшейткіш түрін таңдап алдым. Оның негізгі көрсеткіштері:

күшейту коэффициенті, К, тыс. 100

қорек кернеуі, ±U_т, В 4…18

тұтыну қуаты, I_т, мА 0,15

орташа кіріс тогы, I_кір, нА 40

жиіліктік жолағы, f₁, МГц 1

шығыс сигналы, ±U_шығ, В 11

минимальды жүктеме, R_мин.ж, кОм 5

шетелдік аналогы НА2700.

2.2.4 Сүзгі сұлбасы

ТКТ сұлбасының шығысындағы тұрақты кернеумен Х1 сигналындағы жоғары жиілікті бөгет әрекет етеді.Сигнал бекітілген жиілікке ие болғандықтан, бөгетті басу үшін төменгі жиілікті сүзгіні қолдану керек (4 сурет).

ОК

C_кб K_{( )}

R_кб 20lgK_uoкб

R_кор

R_кір 0

U_кір U_шығ ω_жоғ=1/Т_окб1 1/Т₄₂ ω

4 сурет - Төменгі жиілікті сүзгінің сұлбасы мен АЖС

Интегралдаушы да жиіліктік сипаттамаға ие. Бірақ, практикалық қолданылуда интегралдаушы сұлбасы айтарлықтай кемшілікке ие. Яғни, оның кірісіне әр түрлі шығыс кедергілерінің сигнал көздерімен қосылу барысында сүзгінің жолақты өткізуі өзгереді. Сонымен қатар, онда өткізу жолағында беру коэффициентін реттеу мүмкін емес. Бұл кемшілікті жоюға болады, егер терістемейтін күшейткіш негізіндегі төменгіжиілікті активті сүзгіні тұрғызатын болсақ. Ал ОКБ тізбегіне сыйымдылыққа резисторды параллельді қосу керек.

Мұндай сүзгінің сұлбасы 4-суретте көрсетілген. Төртполюстінің ОКБ күшейткішінің тізбегіне қосылған берілу функциясы мынадай түрде болады:

W_жоғ(р)=К_жоғ(Т_жоғ1р+1)/( Т_жоғ2р+1),

мұндағы К_жоғ= R_кор/( R_кор+ R_кб), мың;

Т_жоғ1= R_кб* С_кб, с;

Т_жоғ2= R_кб* С_кб* R_кор/( R_кор+ R_кб), с.

Онда ОКБ тізбегіндегі W_жоғ(р) күшейткішімен берілу функциясы мынаған тең:

W_ОК ОКБ(р)=

( Т_жоғ2р+1)/ ( Т_ОКБ1р+1). (2)

Алынған теңдеулерден мұндай сүзгінің өткізу жолағы 0<ω<1/Т_ОКБ1 аралығында жататыны көрініп тұр және төртполюсті элементтердің көрсеткіштеріне ғана тәуелді емес, сонымен қатар операциялық күшейткіштің күшейткіштігінің негізгі коэффициентіне де тәуелді. Өткізу жолағының аралығындағы беру коэффициенті = /(1+ тең.

Сүзгіні тұрғызу үшін терістемейтін күшейткіш пайдаланылғандықтан, оның минималды беру коэффициенті 1-ге тең болу керек. Егер беріліс функциясында р=jω ауыстыруын қолданып, жиіліктік облысқа өтіп, ω жиілігін шексіздікке ұмтылдырсақ, (2) беріліс функциясын пайдаланып, өткізу жолағын және қарастырылып отырған сүзгінің беру коэффициентін оңай есептеуге болады.

Сөйтіп, берілген 4 - сурет бойынша төменгі жиілікті активті сүзгінің көрсеткіштерін есептейтін болсақ:

сигналдың ақпаратты көрсеткішінің жиіліктік спектрі 10...100 Гц аралығында болғандықтан, оның жоғарғы өткізу жолағының жиілігі:

ω_жоғ=2 f_жоғ=2 *100=200 .

Сұлбаның жүзеге асырылуы үшін К140УД22 операциялық күшейткішін пайдаланамыз, оның кернеуді күшейту коэффициенті =5*10⁴;

Талап етілген уақыт тұрақтысын табайық:

Т_ОКБ2=1/ ω_жоғ=1/200 =39,8*10^-3 с.

R_кор=1 кОм деп алып көрейік,

онда R_КБ= * R_кор=1000 кОм;

С_КБ= Т_ОКБ2/

R_КБ=39,8*10^-3/1000*10³=0, 398*10^-6=39,8нФ.

Өткізу жолағындағы сүзгінің күшейту коэффициенті формуласынан К_U0=R_кор/ R_кір кіріс кедергісін тапсақ: R_кір=1*10⁴/1000=10 Ом болады екен.